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计算活动110年辐照mAg箔使用洛斯阿拉莫斯MCNP5代码

*通信:

Altaani一大学物理系,科学教师大马士革,大马士革,叙利亚,
电话:009631133923000;电子邮件: (电子邮件保护)

文摘

本研究的主要目的是模拟,使用MCNP5代码,辐照器226 ra-be单元的可用的物理系科学教师,大马士革大学计算中子通量。仿真结果表明,中子通量能源范围:热(10.9兆电子伏到10.6兆电子伏)、快(0.11兆电子伏到12.0兆电子伏),中等(10.5兆电子伏到10.1兆电子伏)。通量是百分比(70.0%热,快18.0%,中等12.0%)。银箔的计算活动,模拟在辐照后的具体时间,并与实验结果。比较显示良好的模拟和测量活动之间的协议。

关键字

MCNP5;模拟;中子能谱;乙酰天冬氨酸;箔活化;银110;中子通量

介绍

中子辐照后9(α,n) 12 c反应(Q = 5.7兆电子伏)是最常用的,因为它给了中子产量最高。226多年来,镭的衰变产物,已被用作α发射器当长寿的来源是必要的。最近,同位素如239聚氨酯的可用性,227 ac和241点使得它可能产生中子源有一定的优势,尤其是没那么强烈的伽马辐射(1]。

镭226是第一个α发射器使用因为它是研究放射性源和它相对丰富的与其他高能源阿尔法辐射同位素。钋—210,这本身就是一个226 ra的衰变产物,也用作月初同位素中子源。另一个早期的放射性物质使用同位素中子源锕227 (227 ac),但由于其相对稀缺,这来源是很少使用。

发现铍有最好的中子产生的光元素,因此,几乎所有的同位素中子源在1950年代是一个α发射器和铍的组合。然而,一些同位素中子源使用氟、硼或锂代替铍(2]。

中子活化分析(NAA),发现于1936年,是一个重要的定量多元素分析技术专业,小,跟踪和稀有元素。中子活化分析的第一步是样品在一个核反应堆中子辐射或有时在其他中子源。稳定的原子核吸收一个中子,变成了放射性核。稳定的兴趣元素的浓度可以测量样品通过检测这些原子核的衰变。

放射性原子核释放出伽马射线特征。检测的具体伽马射线(特定的能源)表明一个特定的元素的存在。合适的半导体辐射探测器可用于定量测定。在给定样本中各种组分元素的浓度由计算机数据发现减少射线光谱。顺序仪器中子活化分析可以定量测定的大约35元素5毫克到100毫克的小样本。较低的检出限是在ppm或十亿分之几,这取决于元素(3]。说明在一个中子俘获反应中描述图。1(4]。

这项工作的目的是1)计算中子通量226年渠道ra-be辐照器单元通过使用MCNP5代码,和2)计算活动的银箔和比较它与使用中子活化剂量计测量值。

材料和方法

描述226年ra-be辐照器单元

226 ra-be辐照器单元(PHYWEB-edienungsanleitung-neutronenquelle 3.5 mci - 09080.01)可用的物理系科学教师,大马士革大学。它包括:

容器:它是钢做的(厚4毫米)的形式平行六面体的维度50×50×60厘米³,覆盖着一个矩形钢盖。石蜡的容器包含一个主持人(密度0.904克/厘米³)。有十个圆柱形渠道辐照(每个通道:厚度1毫米,直径2.2厘米)。插入一个镉板也有差距,这是作为热能中子吸收体。

五个通道(4、5、6、7、8)分布在周围半径为10厘米的圆的周长源(226 ra-be)。其他五个频道都位于不同的远离源在15厘米(9)频道,20厘米(11和12频道),25厘米(10到13频道),如图所示表1和图。2(5]。

表1。一些一般性的中子辐照器226 ra-be属性。

镭铍来源:的^226年Ra-Be中子源是一个均匀的机械混合物α-emitting核素Ra与光元素。的混合比例是:类风湿性关节炎是1:5。混合物的重量是3.5毫克。封装在一个two-wall圆柱管从镍钢长度为7厘米,外直径2厘米。two-wall缸放置在一个汽缸从铅长度为7厘米,直径4厘米。的流量来源是9.09×10⁴n / s,鉴于事实的衰败^226年类风湿性关节炎会导致α放射的后代^222年Rn和^210年阿宝产生α,这些粒子与总产品中子贡献比例6/7≈0.86。收益的来源^226年Ra-Be可能达到2.0×10⁷n / s为每个1 Ci镭。源226 ra-be杰出的连续光谱的中子平均4兆电子伏5兆电子伏。

相对226年长寿镭的衰变产物,形成一组五α-emitting同位素从4.8兆电子伏到7.7兆电子伏能量和平均能源5.8兆电子伏。这些能量足以克服势垒铍大概是4.0兆电子伏的细胞核。然而,阿尔法粒子与铍的原子电子相互作用,因此,他们失去了他们的一部分能源放慢速度,以低于4.0伏,。因此,并不是所有的阿尔法粒子可以激发核交互(α,n)在铍,只有(1 - 1.5)×10⁴颗粒可以穿透铍核(6]。

激活的银

天然的银是由两种同位素,^l07Ag)、丰富,51.82%和^l0948.18% Ag丰富。细胞核的程度与入射粒子可能被描述的俘获截面。即入射粒子在原子核周围的区域将被捕获。这个距离被称为参数的影响。的热中子俘获截面^l09Ag)被测量82 b(一个谷仓是10^-24年平方厘米);当^l09Ag)捕获一个中子,它被转换为^l10Ag的衰减主要是^不断化解Cd的β粒子的发射。这些反应是总结如下:

(1)

除了上述反应,有一个小概率异构的状态^不断化解Ag)形成。这是大核能源州,相对稳定。也许也通过发出β粒子衰变,但长半衰期,这可以提供非常少量的活动(7]。

照射目标,一个高纯度(99.97%)Ag箔,见图。3。表2总结的特征样本用于中子活化实验。

表2。样本的特征。

图。4显示了部分衰变图^l10玛格。natAg箔被热辐照器中子辐照,然后充足的^l10mAg核生产。生产的数量^l10mAg核估计通过测量γ-rays他们发出。的收益率γ-rays发出辐射的目标是使用高纯锗探测器测量的相对效率80% (8]。

的^l10杂志的数据用于分析中列出表3。。

表3。核数据用于分析。

模拟^226年Ra-Be使用单位MCNP代码

MCNP5是通用的,一般三维几何、时间蒙特卡罗n体代码可用于中子,光子,电子,或耦合中子、光子和电子传递。广泛应用在这个词对于许多辐射防护和保护应用程序(5]。新版本的MCNP代码包含最新的横截面数据,能够记录中子通量,激活,并根据用户定义的源辐射剂量/主持人/反射器/屏蔽几何和组成(9]。

中子源^226年Ra-Be模拟点源位于中心的坐标(0,0,0)。源定义卡(SDEF)是用来描述源^226年Ra-Be。中子的^226年从文献[Ra-Be使用1]。源,周围的容器,充满了石蜡除了定义的通道(图。5)。此外,表4显示了辐照器的物理性质MCNP5仿真中使用的代码。

表4。物理性质的辐照器中使用模拟MCNP5代码。

结果和讨论

辐照器通道内的中子通量的计算

使用F4card MCNP5(此记录允许计算通量平均超过一个细胞(颗粒/厘米²)),中子通量计算在不同的频道,而中子通量路径总数成正比K路对中子的长度能源E_j整个通道体积如方程(2)

(2)

的中子通量Φ_j(cm²)表达的使用F4卡,如方程(3)9]

(3)

图6。。显示了中子通量的构成(热、中、和快速)辐照器单元的渠道获得MCNP5代码。显然,离源中子通量减少。此外,热中子通量占主导地位的渠道除了那些含有镉板。

比“快热”:

- =,平均3.17±0.03通道4,5,6,7,8。

——降低到0.024±0.01镉板。

——减少0.8±0.02,1.83±0.01通道12和13日分别,因为这些通道是坐落在镉板后面。

- = 2.41±0.03,3.01±0.04,2.95±0.02频道9日10日和11日分别。

计算样本的活动由MCNP代码使用调频卡:这一步是基于程序的计算中子俘获反应在整个总量的衬托。在这个程序中,热中子字段(0.025 eV)被定义为中子源。foil-source设置几何和材料中描述它的建筑材料也卡。

在这一步中,总中子俘获反应/体积单位(厘米³)获得使用F4一起统计FM4卡(这个统计允许的计算反应速率),为一群中子(NPS卡(这张牌是指总运行历史,包括前continue-runs和初始运行))从中子源同时发出。统计输出然后乘以箔的volume-value分配总中子俘获反应。统计输出(M1)通常每个中子源规范化。

在仿真中,需要横截面的热能源与合适的范围内,使用适当的数据库信息的中子截面ENDF库。

示例活动测量γ谱:辐照样品的放射性测量使用高纯锗探测器(HPGe) EGPC 80 - 205 r型80% EURISYS措施公司的相对效率和组成,连接到一个多通道脉冲振幅分析仪基于原子核的个人电脑系统的个人电脑分析仪(PCA-II)卡。最小可探测伽马射线能源我们的是30 keV检测器配置。由γ放射性同位素被识别的脉冲振幅谱光峰能量和半衰期。他们的活动从γ光电峰面积测定,检测光电峰能源效率。满能量峰值效率点源几何测量使用一组两点源标准(来源⁶⁰有限公司和^137年Cs,拥有Activity1.083μCi和1.094μCi分别。校准1.09.1987)。

提供了数据采集系统的原理图在图78]。γ-ray检测效率得到的⁶⁰有限公司和^137年Cs标准化的来源。theγ-ray频谱所示的一个例子图。7。在这个图中,我们可以看到γ-rays来自^110年米Ag),即658年和885年keVγ射线,显然是测量。这些γ-ray收益率被用来确定的活动^110米Ag)通过109 Ag) (n,γ)^110年米Ag)的反应。

所示表5。仿真结果的活动^110米Ag箔与实验结果已经做得很好。

表5所示。测量和计算活动110年杂志箔。

结论

提出了工作成果表明,中子通量的模拟^226年Ra-Be单位是非常重要和有用的理解每个通道的中子通量进行中子活化分析。好协议被发现之间的测量和模拟饱和值每核目标的活动^110米Ag)辐照箔。

引用

1. 盖革千瓦,哼R,贾维斯库贾氏症,et al。中子Ra-Be源的频谱。应用物理分工。加拿大渥太华的国家研究委员会。加拿大物理学J。42:1964 - 99。
2. 贝克特尔RD,铀- 232 Berylide中子源。一篇论文提交给学院研究生研究分工,乔治亚理工学院(2007)。
3. 大卫太瓦。中子活化分析(NAA),曼谷大学科技学院,假设。(2004);8:8-14。
4. Peetermans中子活化分析,工学院。Trainingship核物理研究所。(2009)。
5. Altaani, Nahili m .计算光子生产和光子剂量中子辐照器使用MCNP5-beta Ra-Be单位代码。J大马士革大学基本的科学。(2015)。
6. 推荐- VE。核物理、核反应堆。原子是莫斯科。(1979),288。
7. 放射性III:测量一半生命,PHY192。生活的一半。(2016)。
8. Shoji n .测量热中子俘获截面和共振积分109 Ag (n,γ)110镁反应。J核sci抛光工艺。(2003)、40、119 - 24。
9. x5蒙特卡罗团队。诊断应用程序组。洛斯阿拉莫斯国家实验室。MCNP-A一般蒙特卡罗,n体传输代码。(2003年);5。